<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Journal of Technical Research</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Journal of Technical Research</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Журнал технических исследований</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2500-3313</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">28287</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Материаловедение</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>materials science</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Материаловедение</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Automation of measurement of surface roughness parameters</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Автоматизация измерений параметров шероховатости поверхности</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Бавыкин</surname>
       <given-names>Олег Борисович</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Bavykin</surname>
       <given-names>Oleg Borisovich</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <bio xml:lang="ru">
      <p>кандидат технических наук;</p>
     </bio>
     <bio xml:lang="en">
      <p>candidate of technical sciences;</p>
     </bio>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Кривозубова</surname>
       <given-names>Е. В.</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Krivozubova</surname>
       <given-names>E. V.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">ФГБОУ ВО «Московский политехнический университет»</institution>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Moscow Polytechnic University</institution>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Московский политехнический университет</institution>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Moscow Polytechnic University</institution>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <volume>5</volume>
   <issue>1</issue>
   <fpage>49</fpage>
   <lpage>52</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://zh-szf.ru/en/nauka/article/28287/view">https://zh-szf.ru/en/nauka/article/28287/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>В статье предложена методика определения геометрических параметров шероховатости поверхности с применением компьютерной программы Gwyddion и планшетного сканера Canon Lide 220. По написанной методике исследованы образцы шероховатости поверхности. Анализ полученных результатов показал низкие значения абсолютной погрешности измерения параметров шероховатости.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>The article proposed a method for determining the geometric parameters of surface roughness using the Gwyddion computer program and a Canon Lide 220 flatbed scanner. Using the method, surface roughness samples were investigated. Analysis of the obtained results showed low values of the absolute error of measurement of roughness parameters.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>образцы шероховатости</kwd>
    <kwd>шероховатость поверхности</kwd>
    <kwd>сканирующая зондовая микроскопия</kwd>
    <kwd>Gwyddion</kwd>
    <kwd>планшетный сканер.</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>roughness samples</kwd>
    <kwd>surface roughness</kwd>
    <kwd>scanning probe microscopy</kwd>
    <kwd>Gwyddion</kwd>
    <kwd>flatbed scanner.</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Известно, что качество поверхности материала – это комплексная характеристика, включающая в себя ряд свойств: усталостная прочность, износоустойчивость, коррозионная стойкость и др. Качество поверхности оценивают физическими и геометрическими характеристиками. Последние вычисляются при анализе шероховатости поверхности и определены нормативными документами: ГОСТ 2789-73; ISO 4287:1997; ISO 13565-1:1996; ISO 13565-2:1996 и др.Условно можно разбить все традиционные методы измерения параметров шероховатости на 4 группы:– визуальный способ;– бесконтактный способ с применением оптических средств измерительной техники;– контактный метод;– метод, в основе которого лежит применение электронных микроскопов. В работе [1] подробно рассмотрены все перечисленные выше методы и на основе проведенного их анализа сформулированы недостатки каждого метода.К современным методам изучения топографии поверхности можно отнести сканирующую зондовую микроскопию (СЗМ) [2-3]. Этот метод предоставляет широкие возможности по анализу (в том числе и по фрактальному анализу [4-5]) поверхностного слоя материала в нанометровом диапазоне. Однако, в силу своих особенностей [6], СЗМ малопригодна для технических измерений и используется в основном в научных исследованиях и в измерениях повышенной точности. В последнее время активно развивается подход к измерению параметров шероховатости с использованием компьютерных программ. Так, например, авторы работы [7] предлагают для оценки качества поверхности материала использовать планшетный сканер и программное обеспечение для математических вычислений MathCad [8]. Дальнейшим развитием подхода, предложенного в упомянутой выше работе, может быть применение компьютерной программы, предназначенной для математической обработки графических файлов (рис. 1). В качестве простого и удобного программного обеспечения предлагается использование специализированной компьютерной программы Gwyddion [9]. Данное программное обеспечение распространяется бесплатно и предназначено для работы с СЗМ. При этом стоит отметить, что в программу можно загрузить не только файлы, полученные со сканирующего зондового микроскопа, но и графические файлы популярных форматов: *.bmp, *.tif, *.jpg. Кроме того, программа работает без подключенного к компьютеру СЗМ.Для реализации предлагаемой схемы (рис. 1) разработана методика измерения параметров шероховатости. Она основана на совместном применении компьютерной программы Gwyddion и планшетного сканера (модель Canon Lide 220). Методика состоит из следующих этапов:1. Базирование детали на сканере.2. Запуск процесса сканирования поверхности детали с последующим сохранением полученного изображения на компьютере.3. Анализ графических данных в программе Gwyddion.3.1. Загрузка исследуемого изображения (Файл → Открыть (выбор анализируемого изображения).3.2. Внесение в специальном окне программы Gwyddion линейных размеров цифрового изображения (по умолчанию сканер сканирует все поле формата А4).3.3. Вычисление на компьютере геометрических параметров шероховатости через команду «Рассчитать параметры шероховатости».По предложенной методике были исследованы образцы шероховатости (рис. 2), изготовленные в соответствие с требованиями документов ГОСТ 9378-93 и ГОСТ 2789-59.Табл. 1 содержит результаты измерений параметров шероховатости поверхности образцов.Таблица 1 Результаты измерений параметров шероховатости поверхности образцовМетод обработки поверхности образцаНормируемое значение параметра Ra (мкм)Вычисленное значение параметра Ra (мкм)Абсолютная погрешность (Δ)Фрезерование торцевое1,251,2360,014Фрезерование цилиндрическое0,320,334-0,014Фрезерование торцевое1,01,100-0,1Фрезерование цилиндрическое1,61,5870,013Фрезерование торцевое3,23,367-0,167Фрезерование цилиндрическое3,23,1580,042Шлифование плоское1,01,1230,123Шлифование плоское0,630,660-0,03Шлифование плоское0,250,2490,001Строгание 5,05,123-0,123Строгание1,251,2460,004Строгание2,52,578-0,078Образец шероховатости по ГОСТ 2789-590,590,1610,429Образец шероховатости по ГОСТ 2789-590,0660,1820,478 Анализируя полученные результаты, можно сделать следующие выводы:– для образцов шероховатости, изготовленных в соответствие с требованиями нормативного документа ГОСТ 9378-93, значение абсолютной погрешности [10] варьируется  от -0,03 до 0,014 мкм. Данный результат позволяет использовать предлагаемый метод для измерения параметров шероховатости поверхности из различных металлов;– абсолютная погрешность измерения параметров шероховатости образцов из стекла (по по ГОСТ 2789-59) почти на порядок больше по  сравнению с аналогичным параметром для образцов из металла. Это объясняется невозможностью сканером получить изображения неровностей на стекле.    </p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Бавыкин О.Б. Модернизация микроинтерферометра МИИ-4 [Текст] / О.Б. Бавыкин, О.Ф. Вячеславова // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. - 2013. - Т. 2. - № 2 (16). - С. 290-293.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Bavykin O.B. Modernizaciya mikrointerferometra MII-4 [Tekst] / O.B. Bavykin, O.F. Vyacheslavova // Izvestiya Moskovskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta MAMI. - 2013. - T. 2. - № 2 (16). - S. 290-293.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Современные методы исследования поверхности с использованием программы &quot;NOVA&quot;. Критерии и цели: учеб. пособие для проведения лабораторно-практических занятий по курсам  «Средства и методы управления качеством», «Метрология»  для студентов, обучающихся по направлениям 221400.62 и 221700.62 / О.Ф. Вячеславова [и др.]: Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ), 2012 - 44 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Sovremennye metody issledovaniya poverhnosti s ispol'zovaniem programmy &quot;NOVA&quot;. Kriterii i celi: ucheb. posobie dlya provedeniya laboratorno-prakticheskih zanyatiy po kursam  «Sredstva i metody upravleniya kachestvom», «Metrologiya»  dlya studentov, obuchayuschihsya po napravleniyam 221400.62 i 221700.62 / O.F. Vyacheslavova [i dr.]: Moskovskiy gosudarstvennyy mashinostroitel'nyy universitet (MAMI), 2012 - 44 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Бавыкин О.Б. Применение в образовании специализированных компьютерных программ «NOVA» и «MYTESTX» [Текст] / О.Б. Бавыкин // IDO Science. - 2011. - №1. - С. 10-11.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Bavykin O.B. Primenenie v obrazovanii specializirovannyh komp'yuternyh programm «NOVA» i «MYTESTX» [Tekst] / O.B. Bavykin // IDO Science. - 2011. - №1. - S. 10-11.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Feder J. Fractals // N.Y.: Plenum Pub. Corp.- 1988. - P. 310</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Feder J. Fractals // N.Y.: Plenum Pub. Corp.- 1988. - P. 310</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Бавыкин О.Б. Исследование точности фрактальной обработки данных в компьютерной программе Fractan [Электронный ресурс] // Инженерный вестник Дона. - 2017. - № 2 (45). URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_108_bavykin.pdf_99b786585e.pdf</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Bavykin O.B. Issledovanie tochnosti fraktal'noy obrabotki dannyh v komp'yuternoy programme Fractan [Elektronnyy resurs] // Inzhenernyy vestnik Dona. - 2017. - № 2 (45). URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_108_bavykin.pdf_99b786585e.pdf</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Потапов А.А. Параметрическая методика определения наличия фрактальных свойств у электрохимически обработанных поверхностей [Текст] / А.А.Потапов, О.Ф.Вячеславова, О.Б Бавыкин // Нелинейный мир. - 2014. - Т. 12. - № 3. - С. 3-12.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Potapov A.A. Parametricheskaya metodika opredeleniya nalichiya fraktal'nyh svoystv u elektrohimicheski obrabotannyh poverhnostey [Tekst] / A.A.Potapov, O.F.Vyacheslavova, O.B Bavykin // Nelineynyy mir. - 2014. - T. 12. - № 3. - S. 3-12.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Яковлев А.В. Оценка результатов в системе автоматизированного анализа шероховатости поверхности [Текст] / А.В. Яковлев, А.Н. Миловзоров // Межвузовский сборник научных трудов  МИ ВлГУ. - 2001. - №5. - С. 42-44.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Yakovlev A.V. Ocenka rezul'tatov v sisteme avtomatizirovannogo analiza sherohovatosti poverhnosti [Tekst] / A.V. Yakovlev, A.N. Milovzorov // Mezhvuzovskiy sbornik nauchnyh trudov  MI VlGU. - 2001. - №5. - S. 42-44.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Орешин Г.Ю. Решение задачи строительной механики по расчету трехшарнирной, вертикально нагруженной арки параболического абриса в вычислительной среде Маthcad [Электронный ресурс] // Инженерный вестник Дона. - 2019. - № 1. URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_164_oreshin_N.pdf_086e9b174d.pdf</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Oreshin G.Yu. Reshenie zadachi stroitel'noy mehaniki po raschetu trehsharnirnoy, vertikal'no nagruzhennoy arki parabolicheskogo abrisa v vychislitel'noy srede Mathcad [Elektronnyy resurs] // Inzhenernyy vestnik Dona. - 2019. - № 1. URL: ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_164_oreshin_N.pdf_086e9b174d.pdf</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Gwyddion - Free SPM (AFM, SNOM/NSOM, STM, MFM) data analysis software [Электронный ресурс] // URL: gwyddion.net</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Gwyddion - Free SPM (AFM, SNOM/NSOM, STM, MFM) data analysis software [Elektronnyy resurs] // URL: gwyddion.net</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Placko. D., 2006. Metrology in Industry. The Key for Quality French College of Metrology, pp: 38-39.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Placko. D., 2006. Metrology in Industry. The Key for Quality French College of Metrology, pp: 38-39.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
